package com.lbc.sort;

import java.util.Arrays;

public class ShellSort {
    // 希尔排序（缩小增量排序）
    public static void main(String[] args) {
        // 思考：对于简单插入排序来说，如果最后一个值比较小，那么要交换的次数就非常多了
        //       所以我们采用将整个数组分成几个小的组再进行排序的话这个问题就解决了
        int[] arr  = {8,9,1,7,2,3,5,4,6,0};
        shellSort(arr);
        int[] brr  = {8,9,1,7,2,3,5,4,6,0,-1};
        shellSort1(brr);
        int[] crr  = {8,9,1,7,2,3,5,4,6,0,-1,-2};
        shellSort2(crr);
    }

    // 使用逐步推导的方式
    public static void shellSort (int [] arr) {
        int temp = 0;
        //  希尔排序第1轮排序
        //  第一轮，将10个数据分成5组
        for (int i = 5; i < arr.length; i++) {
            // 遍历各组中的元素，（共5组，每组2个元素）
            for (int j = i - 5; j >= 0; j -= 5) {
                //  如果当前元素大于加上步长后的那个元素，那么就进行交换
                if (arr[j] > arr[j + 5]) {
                    temp = arr[j];
                    arr[j] = arr[j + 5];
                    arr[j + 5] = temp;
                }
            }
        }
        System.out.println("第1轮希尔排序后：" + Arrays.toString(arr)); // [3, 5, 1, 6, 0, 8, 9, 4, 7, 2]

        //  希尔排序第2轮排序
        //  第2轮，将10个数据分成 5/2 = 2组
        for (int i = 2; i < arr.length; i++) {
            // 遍历各组中的元素，（共2组，每组5个元素）
            for (int j = i - 2; j >= 0; j -= 2) {
                //  如果当前元素大于加上步长后的那个元素，那么就进行交换
                if (arr[j] > arr[j + 2]) {
                    temp = arr[j];
                    arr[j] = arr[j + 2];
                    arr[j + 2] = temp;
                }
            }
        }
        System.out.println("第2轮希尔排序后：" + Arrays.toString(arr)); // [0, 2, 1, 4, 3, 5, 7, 6, 9, 8]

        //  希尔排序第3轮排序
        //  第3轮，将10个数据分成 5/2/2 = 1组
        for (int i = 1; i < arr.length; i++) {
            // 遍历各组中的元素，（共1组，每组10个元素）
            for (int j = i - 1; j >= 0; j -= 1) {
                //  如果当前元素大于加上步长后的那个元素，那么就进行交换
                if (arr[j] > arr[j + 1]) {
                    temp = arr[j];
                    arr[j] = arr[j + 1];
                    arr[j + 1] = temp;
                }
            }
        }
        System.out.println("第3轮希尔排序后：" + Arrays.toString(arr)); // [0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9]
    }

    // 希尔排序时： 对有序序列在插入时采用交换法，速度较慢
    // -----------------------------------移动法--------快，但不太好理解
    // 交换法    8W个数据排序：大概 16~17s (比简单插入排序还慢了10s多一点)
    public static void shellSort1 (int [] arr) {
        int c = 1;
        int temp = 0;
        //  希尔排序第c轮排序
        //  第c轮，将n个数据分成 n/2^c 组
        int n = arr.length;
        for (int k = n/2; k >= 1; k = k / 2) {  // k 就是步长
            for (int i = k; i < n; i++) {
                // 遍历各组中的元素，（共 n/2^c 组，每组 n^2/2^c 个元素）
                for (int j = i - k; j >= 0; j -= k) {
                    //  如果当前元素大于加上步长后的那个元素，那么就进行交换
                    if (arr[j] > arr[j + k]) {
                        temp = arr[j];
                        arr[j] = arr[j + k];
                        arr[j + k] = temp;
                    }
                }
            }
            System.out.println("第"+ c++ +"轮希尔排序后：" + Arrays.toString(arr));
        }
    }

    // 移动法    8W个数据排序：大概 20ms (震惊到我了)
    public static void shellSort2 (int [] arr) {
         int c = 1;
        //  增量gap,并逐步缩小增量
        for (int gap = arr.length / 2; gap > 0; gap = gap / 2) {
             //  从第gap个元素所在的组进行直接插入排序
            for (int i = gap; i < arr.length; i++) {
                int j = i;
                int temp = arr[i];
                while (j - gap >= 0 && temp < arr[j - gap]) {
                    // 移动
                    arr[j] = arr[j - gap];
                    j -= gap;
                }
                arr[j] = temp;
            }
            System.out.println("第"+ c++ +"轮希尔排序后：" + Arrays.toString(arr));
        }
    }
}
